Phase I - Consorem

CARACTERISTIQUES MINERALOGIQUES ET
CHIMIQUES DES ALTERATIONS DANS LES
ROCHES DE HAUT GRADE METAMORPHIQUE –
PHASE I
Projet 2013-04
Par : Lucie Mathieu, Ph.D.
2014

Projet CONSOREM 2013-04: Caractéristiques minéralogiques et chimiques des altérations dans les roches
de haut grade métamorphique – Phase I ii
AVERTISSEMENT
Ce document présente certains résultats des travaux de recherche du
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Mathieu, L., 2014. Caractéristiques minéralogiques et chimiques des
altérations dans les roches de haut grade métamorphique – Phase I.
Rapport, Projet CONSOREM 2013-04, 63 p.
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Projet CONSOREM 2013-04: Caractéristiques minéralogiques et chimiques des altérations dans les roches
de haut grade métamorphique – Phase I iii
RÉSUMÉ
De nombreux outils lithogéochimiques qui proviennent soit de la littérature scientifique ou qui ont
été développés au CONSOREM peuvent être utilisés en exploration minérale. Parmi les
méthodes développées au CONSOREM, la méthode des bilans de masse par modélisaiton des
précurseurs s’est avérée particulièrement efficace pour quantifier l’altération au sein des roches
magmatiques. Le CONSOREM a également développé un calcul normatif pour les roches
métamorphiques, la norme CONSONORM BasGrade, conçu pour trois faciès: schiste vert
moyen, schiste vert supérieur et amphibolite inférieur. CONSONORM BasGrade calcule, en plus
des proportions minérales, différents indices d’altération basés sur ces minéraux normatifs, la
densité de l’échantillon, le CO2 et H2O normatifs, etc.
Les bilans de masse par modélisation des précurseurs et les indices d’altération de la
CONSONORM BasGrade sont des méthodes complémentaires, qui permettent de précisément
quantifier l’altération hydrothermale dans des roches de faible grade métamorphique.
Cette quantification est cependant plus difficile à effectuer en contexte de haut grade
métamorphique avec ces méthodes. En effet, la norme CONSONORM BasGrade ne peut pas
être appliquée à des roches de haut grade. Aussi, les bilans de masse ne peuvent être appliqués
qu’aux roches magmatiques, alors qu’il est souvent difficile de distinguer les roches ayant des
protolithes d’origine sédimentaire ou igné en contexte de haut grade.
Les calculs normatifs ont montré qu’ils étaient capable de faciliter l’identification et la
quantification de l’altération en terrain métamorphique, quelque soit l’origine ignée ou
sédimentaire des protolithes. Afin d’utiliser cette méthode en terrain de haut grade, les principes
de calcul de la CONSONORM BasGade ont été étendus aux conditions de haut grade dans le
cadre de ce projet. La nouvelle norme décrite dans ce rapport est nomnée CONSONORM
HautGrade et contient dix-sept faciès représentant la majorité des conditions de P-T communes
au Québec.
Ce rapport présente les principes du calcul de la CONSONORM HautGrade. Les tests
préliminaires indiquent que la norme est capable d’approximer les paragenèses naturelles dans
différents contextes métamorphiques. L’applicabilité de la méthode dans la reconnaissance des
protolithes altérés sera abordée dans une seconde phase.

Projet CONSOREM 2013-04: Caractéristiques minéralogiques et chimiques des altérations dans les roches
de haut grade métamorphique – Phase I iv
TABLE DES MATIÈRES
Avertissement ................................................................................................................................... ii
RÉSUMÉ ......................................................................................................................................... iii
Table des matières .......................................................................................................................... iv
Liste des figures ............................................................................................................................... vi
Liste des tableaux ............................................................................................................................ ix
1PROBLÉMATIQUE ET OBJECTIFS ........................................................................................ 1
2NORMES ET AUTRES DÉFINITIONS ..................................................................................... 1
2.1Définition générale ............................................................................................................ 1
2.2Particularité des roches métamorphiques ........................................................................ 2
2.3Changements minéralogiques et chimiques ..................................................................... 2
2.4Séquence de calcul des normes ...................................................................................... 3
2.5Limites du modèle ............................................................................................................. 3
3MODÉLES THERMODYNAMIQUES ET BASES DE DONNÉES ............................................ 4
3.1Modèles thermodynamiques............................................................................................. 4
3.2Theriak-Domino ................................................................................................................ 4
3.3Perple_X ........................................................................................................................... 5
4CALCULS NORMATIFS DISPONIBLES .................................................................................. 5
4.1Normes CIPW et Matnorm................................................................................................ 5
4.2Mesonorm ......................................................................................................................... 5
4.3NORMAT .......................................................................................................................... 6
4.4Norme Consorem ............................................................................................................. 6
5SÉQUENCE DE CALCUL DE CONSONORM HautGrade ...................................................... 6
5.1Utilisation de tétraèdres métamorphiques ........................................................................ 6
5.2Étape 1 : Extraction du nombre de moles des éléments .................................................. 6
5.3Étape 2 : Extraction des volatils et calcul de la GAF ........................................................ 7
5.4Étape 3 : Calcul des minéraux accessoires ...................................................................... 7
5.5Étape 4 : Calcul des carbonates ....................................................................................... 8
5.6Étape 5 : Calcul des oxydes Fe-Ti .................................................................................... 8
5.7Étape 6 : Calcul des silicates ............................................................................................ 9
5.8Étape 7 : Réactions entre silicates et carbonates ............................................................ 9
5.9Étape 8 : Volatils normatifs et itérations ......................................................................... 10
5.10Étape 9 : Message de la colonne « Comment » ............................................................ 11
5.11Étape 10 : Ajustement de la quantité d’oxydes de Fe-Ti ................................................ 11
5.12Étape 11 : Poids pourcent des minéraux et densité ....................................................... 11
6CALCUL DES SILICATES ...................................................................................................... 13
6.1Choix du tétraèdre métamorphique ................................................................................ 13
6.2Choix de l’assemblage et calcul des proportions minérales ........................................... 14

Projet CONSOREM 2013-04: Caractéristiques minéralogiques et chimiques des altérations dans les roches
de haut grade métamorphique – Phase I v
6.3Ajustements (amphiboles, etc.) ...................................................................................... 14
6.3.1Minéraux temporaires ................................................................................................. 14
6.3.2Phases à Mg ou K ...................................................................................................... 14
6.3.3Micas blancs ............................................................................................................... 14
6.3.4Amphiboles ................................................................................................................. 14
6.3.5Minéraux FM (ferromagnésiens) ................................................................................ 15
6.4Déficit / excès de silice ................................................................................................... 15
6.5Olivine et quartz .............................................................................................................. 15
6.6Depuis les solutions solides vers les pôles purs ............................................................ 16
7OPTIONS PROPOSÉES ........................................................................................................ 16
7.1Calcul du Fe2-Fe3 .......................................................................................................... 16
7.2Rapport Fe3 / (Fe3+Fe2) des oxydes de fer .................................................................. 17
7.3Calcul du CO2 ................................................................................................................. 17
7.4Calcul des minéraux ....................................................................................................... 18
7.5Niveau de détail .............................................................................................................. 18
7.6Options de traitement ..................................................................................................... 18
7.7Option pour les bases de données contenant >25 000 entrées ..................................... 19
8L’OPTION « CHOISIR LE FACIÈS » ...................................................................................... 19
8.1Données pétrographiques .............................................................................................. 19
8.2Principe du calcul ............................................................................................................ 20
9PREMIERS TESTS ................................................................................................................. 22
10CONCLUSIONS GÉNÉRALES .............................................................................................. 30
RÉFÉRENCES ............................................................................................................................... 31
ANNEXE A – Diagrammes ternaires pour les carbonates ............................................................. 33
ANNEXE B – Diagrammes ternaires pour les oxydes .................................................................... 34
ANNEXE C – Tétraèdres pour les réactions quartz - carbonates .................................................. 35
ANNEXE D – Tétraèdres Al-Fe-Mg-Mn pour le choix du tétraèdre des silicates ........................... 36
ANNEXE E – Tétraèdres des silicates Al-Ca-MgFe-KNa ............................................................... 37
ANNEXE F – Diagrammes ternaires des minéraux FM ................................................................. 61
ANNEXE G – Réactions utilisées pour résoudre le déficit en silice ............................................... 62